摘 要： 作者从多年“控制工程基础”的教学实践出发，提出了增强该课程教学效果的几点认识，具体包括突出重点内容、细讲拉氏变换、善于整理和比较知识点、积极获取学生学习情况的反馈信息、将Matlab作为辅助教学手段融入多媒体课件等，并绘制了教学过程的“反馈控制原理”方框图。
关键词： 控制工程基础 教学方法 教学过程方框图
1.引言
“控制工程基础”是工科类高等院校机械及测控类专业本科生的一门专业基础必修课。通过该课程的学习，学生能了解和掌握控制系统的分析和设计方法。该门课与数学联系紧密，具有理论性强、教学内容抽象、作图和计算较多等特点。因此，要想让学生对该门课产生兴趣并掌握该门课的主要内容，教师除了要对教学内容深刻理解，在教学方法上也要积极思索和总结。
2.教学方法思索
通过多年对“控制工程基础”课程的教学实践，我认为以下几个方面对增强该课程的教学效果有积极的帮助作用。
2.1注意强调重点内容，帮助学生提纲挈领。
重点内容包括这门课程的重点内容及每节课的重点内容。首先要让学生明确这门课程要研究的两个重点内容：对于一个具体的控制系统，如何从理论上对它的动态性能和稳态精度进行定性的分析和定量的计算；根据对系统性能的要求，如何合理地设计校正装置，使系统的性能能够全面地满足技术上的要求。这两个重点内容又被分解成为若干个知识点分布于每节课当中。因此在讲授每节课时首先要提出本节课的重点内容，结尾再次强调该重点内容，以及相应的基础知识点。在知识点掌握到适当的时候要及时总结，并和课程的研究内容相呼应，使学生能从整体的角度把握所学的知识，将知识体系在学生的大脑中系统构建起来，而不是一盘散沙。
2.2拉氏变换部分要慢讲、细讲。
拉氏变换是研究控制系统的重要数学工具，是介绍控制理论不能避开的一个重要内容，但很多学生由于对数学及复杂的数学表达式有畏难的心理，一旦理解速度跟不上讲课速度，这部分内容则成了他们继续学习的一个障碍，后面紧接着的时域响应分析理解起来就比较吃力，致使通过前面授课使学生产生的对控制这门学科的兴趣顿时丧失。失去了“兴趣”这个最好的老师，学习效果可想而知。这一点其他老师也有体会［１］［２］。针对这个现象，建议在介绍这部分知识时，一定要放慢讲课的速度，把拉氏变换的概念、特点、性质、变换与反变换的方法等通过结合例题的形式简单清楚地呈现给学生。一旦消灭了拉氏变换这个“拦路虎”，后面的学习则没有了心理负担，学习效果就会好很多。
2.3善于整理相关知识，帮助学生融会贯通。
控制系统的性能分析主要包含三个内容：稳定性、快速性和准确性，这三个内容均从时域和频域给出了不同的分析方法。但这些知识点在教材中是分散的，因此教师需要对这些分散的相关知识进行整理，帮助学生真正掌握这些知识。以稳定性分析为例，当学生学习了Routh稳定性判据、Nyquist稳定性判据和Bode图上的稳定性判据（主要是根据相位裕量［3］）之后，可以让学生用这三种不同的方法确定使一个闭环系统临界稳定的增益值，并将所得结果用根轨迹法确定出的临界增益值进行验证。通过这个例子不仅可以加深学生对各稳定性判据的熟练应用，而且可以使学生对稳定性分析这个知识点融会贯通。
2.4善于通过比较帮助学生消化知识。
有些知识点分散开讲不如放在一起比较着讲更利于学生对知识的理解和掌握。比如控制系统的设计部分是本科教学的一个重点和难点，在频域里介绍到的典型校正装置主要是超前校正、滞后校正和滞后――超前校正。大多数教科书用不同的例题介绍不同的校正装置，虽然学生也能够理解，但印象不太深刻，为使学生对各校正装置的特点有更深刻的认识，建议可将不同的校正装置用于对同一系统的校正中，通过对不同校正装置特点的比较加深学生对知识的理解和掌握。
例如有这样一个闭环控制系统，其开环传递函数为：Gs=Ks（0.2s+1），要求该系统满足两点性能指标要求：（1）单位斜坡信号作用下的速度误差不超过输入信号斜率值的0.32%；（2）最大超调量不超过20%。该题未对响应速度提出具体要求，其校正装置的设计不唯一，因此可以以此题为例将超前校正和滞后校正同时作为该系统的校正装置并将校正结果绘制于同一个Bode图中，通过比较来让学生理解和掌握这个知识点。图1是不同校正装置校正结果的比较图。其中相位超前校正装置的传递函数为：αGc1s=1+0.041s1+0.0055s，相位超前校正装置的Bode图用双点划线表示，用该装置对系统校正后的Bode图用粗实线表示；相位滞后校正装置的传递函数为：Gc2s=1+3.34s1+334s，相位滞后校正装置的Bode图也用双点划线表示，用该装置对系统校正后的Bode图用虚线表示。
根据对图1中不同校正装置校正结果的比较，学生就能够迅速而牢固地掌握这两种校正装置的特点：（1）超前校正以其相位超前特性在幅值穿越频率附近获得校正效果，滞后校正则通过其高频衰减特性，在远低于幅值穿越频率的低频段产生校正作用；（2）超前校正系统的带宽总是大于滞后校正系统的带宽，因而超前校正系统有着更快的响应速度；（3）滞后校正降低了系统在高频段的增益，但并不降低系统在低频段的增益，所以低频增益可以增加，从而提高稳态控制精度，而且系统具有较好的抑噪能力等。
2.5将Matlab作为辅助教学手段融入多媒体课件。
很多新版的控制理论方面的教科书把Matlab这一先进的系统分析和计算软件编入其中，由此可见其在控制理论学习中的重要作用。利用该软件可以将许多抽象的、枯燥的控制理论知识生动形象而又直观地呈现给学生［４］［５］，对于激发学生的学习兴趣，提高教学效率等有着非常明显的作用。
2.6积极获取学生对知识掌握程度的反馈信息。
获取反馈信息是教师教学过程中非常重要的一个环节。反馈信息的获得有多个渠道，如课下与学生的交流、阶段性学习的测试、答疑及批改作业等。教师可根据所获取的反馈信息及时了解学生对各知识点的掌握程度，并据此修订教学计划、改进教学方法、完善教学指导，从而提高教学质量。
3.结语
教师的教学过程是遵循控制系统的反馈工作原理的。该过程可用一方框图来表示，见图2。教师首先应深刻理解传授的教学内容，研究相应的教学方法，并在教学过程中通过各种手段充分获取学生实际掌握知识情况的反馈信息，据此对采用的教学方法进行调整，最终才能提高教学效率，使学生更好地掌握大纲要求的知识。
参考文献：
［1］孟令雅.自动控制理论教学漫谈［J］.电气电子教学学报，2006，28（1）：48-50.
［2］李涛.自动控制理论课程教学改革探索［J］.考试周刊，2008，35：15.
［3］Morris Driels.Linear Control Systems Engineering［M］.北京：清华大学出版社，2007，2.